Sulit hidup di Semesta relativistik, di mana bahkan bintang terdekat begitu jauh dan kecepatan cahaya adalah mutlak. Maka tidak heran mengapa waralaba fiksi ilmiah secara rutin menggunakan FTL (Faster-than-Light) sebagai perangkat plot. Tekan tombol, tekan pedal, dan sistem penggerak mewah itu - yang pekerjaannya tidak bisa dijelaskan - akan mengirim kami ke lokasi lain dalam ruang-waktu.
Namun, dalam beberapa tahun terakhir, komunitas ilmiah telah menjadi sangat bersemangat dan skeptis tentang klaim bahwa konsep tertentu - Alcubierre Warp Drive - mungkin benar-benar layak. Ini adalah subjek presentasi yang dibuat di American Institute of Aeronautics and Astronautics Propulsion and Energy Forum, yang berlangsung dari 19 hingga 22 Agustus di Indianapolis.
Presentasi ini dilakukan oleh Joseph Agnew - seorang insinyur sarjana dan asisten peneliti dari University of Alabama di Huntsville's Propulsion Research Center (PRC). Sebagai bagian dari sesi berjudul "Masa Depan Nuklir dan Terobosan Propulsi", Agnew berbagi hasil penelitian yang ia lakukan berjudul "Suatu Pemeriksaan Teori Warp dan Teknologi untuk Menentukan Keadaan Seni dan Kelayakan".
Seperti yang dijelaskan Agnew kepada sebuah rumah yang penuh sesak, teori di balik sistem propulsi warp relatif sederhana. Awalnya diusulkan oleh fisikawan Meksiko Miguel Alcubierre pada tahun 1994, konsep untuk sistem FTL ini dipandang oleh manusia sebagai solusi yang sangat teoretis (tapi mungkin valid) untuk persamaan bidang Einstein, yang menggambarkan bagaimana ruang, waktu dan energi di alam semesta kita berinteraksi.
Dalam istilah awam, Alcubierre Drive mencapai perjalanan FTL dengan meregangkan jalinan ruang-waktu dalam satu gelombang, menyebabkan ruang di depannya berkontraksi sementara ruang di belakangnya mengembang. Secara teori, pesawat ruang angkasa di dalam gelombang ini akan mampu menaiki "gelembung lungsin" ini dan mencapai kecepatan di luar kecepatan cahaya. Inilah yang dikenal sebagai "Alcubierre Metric".
Ditafsirkan dalam konteks Relativitas Umum, bagian dalam gelembung lungsin ini akan menjadi kerangka referensi inersia untuk apa pun di dalamnya. Dengan cara yang sama, gelembung-gelembung tersebut dapat muncul di wilayah ruangwaktu yang sebelumnya datar dan melebihi kecepatan cahaya. Karena kapal tidak bergerak melalui ruang-waktu (tetapi bergerak ruang-waktu itu sendiri), efek relativistik konvensional (seperti pelebaran waktu) tidak akan berlaku.
Singkatnya, Metric Alcubierre memungkinkan untuk perjalanan FTL tanpa melanggar hukum relativitas dalam arti konvensional. Seperti yang Agnew katakan kepada Space Magazine melalui email, dia terinspirasi oleh konsep ini sejak sekolah menengah dan telah mengusahakannya sejak:
“Saya mempelajari matematika dan sains lebih banyak, dan, sebagai hasilnya, mulai tertarik pada fiksi ilmiah dan teori-teori tingkat lanjut pada skala yang lebih teknis. Saya mulai menonton Star Trek, serial Original dan The Next Generation, dan memerhatikan bagaimana mereka meramalkan atau mengilhami penemuan ponsel, tablet, dan fasilitas lainnya. Saya berpikir tentang beberapa teknologi lain, seperti torpedo foton, phasers, dan drive warp, dan mencoba untuk meneliti baik apa yang 'ilmu perjalanan bintang' dan 'setara dengan dunia nyata ilmu pengetahuan' tentang hal itu. Saya kemudian menemukan makalah asli karya Miguel Alcubierre, dan setelah mencernanya sebentar, saya mulai mengejar kata kunci dan makalah lain dan semakin mempelajari teorinya. ”
Walaupun konsep ini pada umumnya ditolak karena sepenuhnya teoretis dan sangat spekulatif, konsep ini telah menghembuskan kehidupan baru dalam beberapa tahun terakhir. Penghargaan untuk ini sebagian besar diberikan kepada Dr. Harold "Sonny" White, Ketua Tim Propulsi Lanjut untuk di Laboratorium Fisika Propulsi Lanjutan NASA Johnson Space Center (alias. "Laboratorium Eagleworks").
Selama 100 Tahun Starship Symposium pada tahun 2011, Dr. White berbagi beberapa perhitungan terbaru dari Alcubierre Metric, yang merupakan subjek dari presentasi berjudul "Warp Field Mechanics 101" (dan studi dengan nama yang sama). Menurut Dr. White, teori Alcubierre adalah suara tetapi membutuhkan beberapa pengujian dan pengembangan yang serius. Sejak itu, ia dan rekan-rekannya telah melakukan hal-hal ini melalui Lab Eagleworks.
Dalam nada yang sama, Agnew telah menghabiskan sebagian besar karir akademiknya meneliti teori dan mekanika di balik mekanika warp. Di bawah bimbingan Dr Jason Cassibry - seorang profesor teknik mesin dan kedirgantaraan dan anggota fakultas dari Pusat Penelitian Propulsi UAH - pekerjaan Agnew telah mencapai puncaknya dalam sebuah studi yang membahas rintangan dan peluang utama yang disajikan oleh penelitian mekanika warp.
Seperti yang Agnew katakan, salah satu yang terbesar adalah fakta bahwa konsep "warp drive" masih belum ditanggapi dengan sangat serius di kalangan ilmiah:
“Dalam pengalaman saya, penyebutan warp drive cenderung membuat orang terkekeh dalam percakapan karena sangat teoretis dan langsung keluar dari fiksi ilmiah. Bahkan, sering kali hal itu ditanggapi dengan pernyataan yang meremehkan, dan digunakan sebagai contoh dari sesuatu yang benar-benar aneh, yang dapat dimengerti. Saya tahu dalam kasus saya sendiri, pada awalnya saya telah mengelompokkannya, secara mental, ke dalam kategori yang sama dengan konsep superluminal yang khas, karena jelas mereka semua melanggar ‘kecepatan cahaya adalah asumsi kecepatan tertinggi’. Baru setelah saya menggali teori lebih hati-hati saya menyadari bahwa teori itu tidak memiliki masalah ini. Saya pikir akan ada / akan jauh lebih menarik ketika individu menyelidiki kemajuan yang telah dibuat. Sifat teoretis historis dari gagasan itu sendiri juga kemungkinan merupakan pencegah, karena jauh lebih sulit untuk melihat kemajuan substansial ketika Anda melihat persamaan daripada hasil kuantitatif.“
Sementara bidangnya masih dalam masa pertumbuhan, ada sejumlah perkembangan terbaru yang telah membantu. Misalnya, penemuan gelombang gravitasi yang terjadi secara alami (GWS) oleh para ilmuwan LIGO pada tahun 2016, yang keduanya mengkonfirmasi prediksi yang dibuat oleh Einstein satu abad yang lalu dan membuktikan bahwa dasar untuk penggerak warp ada di alam. Seperti yang ditunjukkan Agnew, ini mungkin perkembangan yang paling signifikan, tetapi bukan satu-satunya:
“Dalam 5-10 tahun terakhir atau lebih, ada banyak kemajuan luar biasa di sepanjang garis memprediksi efek drive yang diantisipasi, menentukan bagaimana seseorang dapat mewujudkannya, memperkuat asumsi dan konsep mendasar, dan, favorit pribadi saya , cara menguji teori di laboratorium.
“Penemuan LIGO beberapa tahun yang lalu, menurut pendapat saya, merupakan lompatan besar ke depan dalam sains, karena terbukti, secara eksperimental, bahwa ruangwaktu dapat 'melengkung' dan membelok di hadapan medan gravitasi yang sangat besar, dan ini disebarkan ke seluruh semesta dengan cara yang bisa kita ukur. Sebelumnya, ada pemahaman bahwa ini mungkin terjadi, terima kasih kepada Einstein, tapi kami tahu pasti sekarang. ”
Karena sistem ini bergantung pada ekspansi dan kompresi ruangwaktu, kata Agnew, penemuan ini menunjukkan bahwa beberapa efek ini terjadi secara alami. “Sekarang kita tahu efeknya nyata, pertanyaan berikutnya, dalam benak saya, adalah,‘ bagaimana kita mempelajarinya, dan dapatkah kita menghasilkannya sendiri di lab? '”Tambahnya. "Jelas, sesuatu seperti itu akan menjadi investasi besar waktu dan sumber daya, tetapi akan sangat bermanfaat."
Tentu saja, konsep Warp Drive memerlukan dukungan tambahan dan berbagai kemajuan sebelum penelitian eksperimental dimungkinkan. Ini termasuk kemajuan dalam hal kerangka teoritis serta kemajuan teknologi. Jika ini diperlakukan sebagai masalah "ukuran gigitan" alih-alih satu tantangan besar, kata Agnew, maka kemajuan pasti akan dibuat:
"Pada dasarnya, apa yang diperlukan untuk drive warp adalah cara untuk memperluas dan mengontrak ruangwaktu sesuka hati, dan dengan cara lokal, seperti di sekitar benda kecil atau kapal. Kita tahu pasti bahwa kepadatan energi yang sangat tinggi, dalam bentuk medan EM atau massa, misalnya, dapat menyebabkan kelengkungan di ruangwaktu. Namun, dibutuhkan sejumlah besar untuk melakukannya dengan analisis masalah kami saat ini. ”
“Di sisi lain, area teknis harus berusaha untuk memperbaiki peralatan dan memproses sebanyak mungkin, membuat kepadatan energi tinggi ini lebih masuk akal. Saya percaya ada kemungkinan bahwa sekali efeknya dapat diduplikasi pada skala lab, itu akan mengarah pada pemahaman yang jauh lebih dalam tentang bagaimana gravitasi bekerja, dan dapat membuka pintu ke beberapa teori atau celah yang belum ditemukan. Saya kira untuk meringkas, rintangan terbesar adalah energi, dan dengan itu muncul rintangan teknologi, membutuhkan bidang EM yang lebih besar, peralatan yang lebih sensitif, dll.“
Jumlah energi positif dan negatif yang diperlukan untuk membuat gelembung lungsin tetap menjadi tantangan terbesar yang terkait dengan konsep Alcubierre. Saat ini, para ilmuwan percaya bahwa satu-satunya cara untuk mempertahankan kepadatan energi negatif yang diperlukan untuk menghasilkan gelembung adalah melalui materi eksotis. Para ilmuwan juga memperkirakan bahwa total kebutuhan energi akan setara dengan massa Jupiter.
Namun, ini mewakili penurunan yang signifikan dari perkiraan energi sebelumnya, yang mengklaim bahwa ia akan membutuhkan massa energi yang setara dengan seluruh Semesta. Namun demikian, sejumlah besar materi eksotis Jupiter masih sangat besar. Dalam hal ini, kemajuan yang signifikan masih perlu dilakukan untuk mengurangi kebutuhan energi menjadi sesuatu yang lebih realistis.
Satu-satunya cara yang dapat diperkirakan untuk melakukan ini adalah melalui kemajuan lebih lanjut dalam fisika kuantum, mekanika kuantum, dan metamaterial, kata Agnew. Adapun sisi teknis hal, kemajuan lebih lanjut perlu dibuat dalam penciptaan superkonduktor, interferometer, dan generator magnetik. Dan tentu saja, ada masalah pendanaan, yang selalu menjadi tantangan ketika datang ke konsep yang dianggap "di luar sana".
Tapi seperti yang dikatakan Agnew, itu bukan tantangan yang tidak dapat diatasi. Mempertimbangkan kemajuan yang telah dibuat sejauh ini, ada
“Sejauh ini teorinya telah berkembang sehingga layak untuk dikejar, dan sekarang lebih mudah daripada sebelumnya untuk memberikan bukti bahwa itu sah. Dalam hal pembenaran untuk alokasi sumber daya, tidak sulit untuk melihat bahwa kemampuan untuk mengeksplorasi di luar Tata Surya kita, bahkan di luar galaksi kita, akan menjadi lompatan besar bagi umat manusia. Dan pertumbuhan teknologi yang dihasilkan dari mendorong batasan penelitian pasti akan bermanfaat. "
Seperti avionik, penelitian nuklir, eksplorasi ruang angkasa, mobil listrik, dan pendorong roket yang dapat digunakan kembali, Alcubierre Warp Drive tampaknya ditakdirkan untuk menjadi salah satu konsep yang harus berjuang untuk menanjak. Tetapi jika kasus-kasus historis lainnya ini merupakan indikasi, pada akhirnya mungkin melewati titik tidak dapat kembali dan tiba-tiba tampak sepenuhnya mungkin!
Dan mengingat keasyikan kita yang semakin besar dengan planet-planet ekstrasurya (bidang astronomi yang meledak lainnya), tidak ada kekurangan orang yang berharap untuk mengirim misi ke bintang-bintang terdekat untuk mencari planet yang berpotensi dihuni. Dan seperti yang ditunjukkan contoh-contoh tersebut di atas, kadang-kadang, semua yang dibutuhkan untuk membuat bola bergulir adalah dorongan yang baik ...
Gambar teratas - “IXS Starship ”. Kredit dan ©: Mark Rademaker (2016)
